CN109129448A - 一种模块化的全柔性机械臂 - Google Patents

一种模块化的全柔性机械臂 Download PDF

Info

Publication number
CN109129448A
CN109129448A CN201811153500.3A CN201811153500A CN109129448A CN 109129448 A CN109129448 A CN 109129448A CN 201811153500 A CN201811153500 A CN 201811153500A CN 109129448 A CN109129448 A CN 109129448A
Authority
CN
China
Prior art keywords
curved surface
torsional bending
actuator
mechanical arm
upper bottom
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201811153500.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109129448B (zh
Inventor
邹俊
焦中栋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang University ZJU
Original Assignee
Zhejiang University ZJU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhejiang University ZJU filed Critical Zhejiang University ZJU
Priority to CN201811153500.3A priority Critical patent/CN109129448B/zh
Publication of CN109129448A publication Critical patent/CN109129448A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109129448B publication Critical patent/CN109129448B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/06—Programme-controlled manipulators characterised by multi-articulated arms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/08—Programme-controlled manipulators characterised by modular constructions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/10—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
    • B25J9/14—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements fluid
    • B25J9/142—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements fluid comprising inflatable bodies

Abstract

本发明公开了一种模块化的全柔性机械臂。本发明包括两个运动模块和连接模块，运动模块主要由逆时针扭转弯曲执行器和顺时针扭转弯曲执行器通过各自的上底面对接组成，两个运动模块通过各自的顺时针扭转弯曲执行器的下底面对接组成；每个扭转弯曲执行器包括上底面、侧边曲面和下底面，侧边曲面密封包围连接在上底面和下底面周围之间，侧边曲面内部分为上部和下部，侧边曲面上部填充有填充物，侧边曲面下部为密封气室；硅胶管与气源连接后，对每个扭转弯曲执行器的气室同时抽真空，使得每个扭转弯曲执行器均朝同一个方向弯曲。本发明可以将多个扭转弯曲复合运动执行器组装成所需的机械臂，降低了柔性机械臂的设计难度，提高了机械臂的制作效率。

Description

一种模块化的全柔性机械臂
技术领域
本发明属于柔性设备领域，具体涉及一种模块化的全柔性机械臂。
背景技术
传统的机械臂采用金属材料制作，在工作时碰到人体会对人造成伤害，而已有的全柔性机械臂多为高压气体驱动，机械臂的气室会因气体压力过大而破裂。针对以上情况，有必要研究一种新型的模块化的全柔性机械臂来解决这些问题。
发明内容
为了解决背景技术中存在的问题，本发明提供了一种模块化的全柔性机械臂，用于软体机器人领域。
本发明所采用的技术方案如下：
本发明包括多个运动模块和运动模块之间的连接模块，多个运动模块之间依次连接组建，运动模块主要由逆时针扭转弯曲执行器和顺时针扭转弯曲执行器通过各自上底面上的连接模块对接组成，逆时针扭转弯曲执行器与顺时针扭转弯曲执行器上底面均设置一连接模块，逆时针扭转弯曲执行器上底面的连接模块与顺时针扭转弯曲执行器上底面的连接模块相连接，每相邻两个运动模块通过各自的顺时针扭转弯曲执行器的下底面对接组成。
每个扭转弯曲复合运动执行器包括上底面、下底面和侧边曲面，上底面尺寸小于下底面尺寸，侧边曲面密封包围连接在上底面、下底面周围之间，侧边曲面主要由四个曲面包围组成，曲面的上下边分别连接上底面和下底面的四条侧边，相邻曲面之间通过非竖直倾斜的棱边相连，棱边厚度大于曲面厚度，从而防止棱边向内凹陷；侧边曲面内部分为上部和下部；侧边曲面上部填充有填充物且填充物形状与上部空间吻合，填充物包括上端面、下端面和连接上、下端面的四块侧面，侧面与侧面之间通过侧棱相连，填充物的上端面与上底面相贴合，填充物外侧围有曲面，所有侧面与曲面相贴合，填充物下端面为一倾斜面，填充物一侧厚度大于另一侧厚度；填充物下端面、下底面与侧边曲面围成的密封气室。
上底面中间设有一个孔，硅胶管插装连接于孔，硅胶管连接到外部气源，硅胶管与气源连接后，对气室抽真空，侧边曲面下部正向扭转使得扭转弯曲复合运动执行器降低高度，侧边曲面上部朝填充物厚度较小的一侧弯曲，侧边曲面上部由竖直状态成为弯曲状态；气源对气室充气后，侧边曲面下部反向扭转使得扭转弯曲复合运动执行器增加高度，侧边曲面上部从朝填充物厚度较小的一侧弯曲恢复原有竖直状态。
所述硅胶管连接气源且气源对气室抽真空后，顺时针扭转弯曲复合运动执行器的侧边曲面下部沿顺时针方向扭转，逆时针扭转弯曲复合运动执行器的侧边曲面下部沿逆时针方向扭转。
每个所述的连接模块内部有一通道，硅胶管一端经通道连接到扭转弯曲复合运动执行器上底面设有的孔，硅胶管另一端连接到气源。
每个所述的弯曲复合运动执行器填充物厚度小的一侧均在同一侧，每个扭转弯曲复合运动执行器同时抽真空后弯向同一个方向，增大弯曲角度。所述的扭转弯曲复合运动执行器均采用柔性材料制成。
本发明的有益效果是：
本发明采用模块化的组合方式，改变了执行器的组合方向，通过调节填充物厚度小的一侧的朝向不同或者调节相邻两个执行器的旋向可以实现其他运动模式。
本发明可以根据不同的工作需求，将多个扭转弯曲复合运动执行器组装成所需的机械臂，降低了柔性机械臂的设计难度，提高了机械臂的制作效率。
本发明采用负压驱动，寿命长，可靠性高，可以根据不同的运动需求使用不同的模块组合方式，组装灵活，具有广阔的市场前景。
附图说明
图1是本发明的三维结构示意图；
图2是逆时针扭转弯曲复合运动执行器和顺时针扭转弯曲复合运动执行器的变形示意图；
图3是侧边曲面的结构示意图；
图4是执行器连接模块的结构示意图；
图5是全柔性机械臂的变形示意图。
图中：1逆时针扭转弯曲复合运动执行器，2顺时针扭转弯曲复合运动执行器，3连接模块；4上底面，5侧边曲面，6下底面，7硅胶管，8棱边，9曲面，10填充物。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明包括两个逆时针扭转弯曲复合运动执行器1、两个顺时针扭转弯曲复合运动执行器2、四个连接模块3，逆时针扭转弯曲复合运动执行器1与顺时针扭转弯曲复合运动执行器2各自的上底面4均连接有一连接模块3，与逆时针扭转弯曲复合运动执行器1和顺时针扭转弯曲复合运动执行器2相连的两个连接模块3对接在一起，两个顺时针扭转弯曲复合运动执行器2的下底面6对接在一起；每个扭转弯曲复合运动执行器包括上底面4、下底面6和侧边曲面5，上底面4尺寸小于下底面6尺寸，侧边曲面5密封包围连接在上底面4、下底面6周围之间。
如图2所示，上底面4中间设有一个孔，硅胶管7插装连接于孔，硅胶管4连接到外部气源，硅胶管7连接气源且气源对气室抽真空后，顺时针扭转弯曲复合运动执行器2的侧边曲面5下部沿顺时针方向扭转，逆时针扭转弯曲复合运动执行器1的侧边曲面5下部沿逆时针方向扭转，侧边曲面5上部均朝填充物10厚度小的一侧弯曲。
如图3所示，侧边曲面5主要由四个曲面9包围组成，曲面9的上下边分别连接上底面4和下底面6的四条侧边，相邻曲面之间通过倾斜的棱边8相连，棱边8厚度大于曲面9厚度，从而防止棱边8向内凹陷；侧边曲面5内部分为上部和下部；侧边曲面5上部填充有填充物10且填充物10形状与上部空间吻合，填充物10包括上端面、下端面和连接上、下端面的四块侧面，侧面与侧面之间通过侧棱相连，填充物10的上端面与上底面4相贴合，填充物10外侧围有曲面9，所有侧面与曲面9相贴合，填充物10下端面为一倾斜面，填充物10一侧厚度大于另一侧厚度；填充物10下端面、下底面6与侧边曲面5围成的密封气室。
如图4所示，连接模块内部有一通道，硅胶管7一端经通道连接到扭转弯曲复合运动执行器上底面4设有的孔，硅胶管7另一端连接到气源。
如图5所示，逆时针扭转弯曲复合运动执行器1填充物10厚度较小的一侧与顺时针扭转弯曲复合运动执行器2填充物10厚度较小的一侧为同一侧，使两个扭转弯曲复合运动执行器抽真空后弯向同一个方向，增大弯曲角度。
本发明的具体实施例如下：硅胶管7与气源连接后，对四个扭转弯曲复合运动执行器的气室抽真空，由于每个扭转弯曲复合运动执行器填充物10的厚度较小的一侧都朝同一个方向，使得每个扭转弯曲复合运动执行器均朝同一个方向弯曲，此时全柔性机械臂整体弯曲角度最大，且没有扭转运动；仅对一个、两个或三个扭转弯曲复合运动执行器的气室抽真空，可以实现较小的弯曲角度；气源对气室充气后，每个扭转弯曲复合运动执行器逐渐从朝同一个方向弯曲恢复为原有竖直状态。

Claims (6)

1.一种模块化的全柔性机械臂，其特征在于，包括多个运动模块和运动模块之间的连接模块(3)，多个运动模块之间依次连接组建，运动模块主要由逆时针扭转弯曲执行器(1)和顺时针扭转弯曲执行器(2)通过各自上底面(4)上的连接模块(3)对接组成，逆时针扭转弯曲执行器(1)与顺时针扭转弯曲执行器(2)上底面均设置一连接模块(3)，逆时针扭转弯曲执行器(1)上底面的连接模块(3)与顺时针扭转弯曲执行器(2)上底面的连接模块(3)相连接，每相邻两个运动模块之间通过通过各自的逆时针扭转弯曲执行器(1)/顺时针扭转弯曲执行器(2)的下底面(6)对接组成；
每个扭转弯曲复合运动执行器包括上底面(4)、下底面(6)和侧边曲面(5)，上底面(4)尺寸小于下底面(6)尺寸，侧边曲面(5)密封包围连接在上底面(4)、下底面(6)周围之间，侧边曲面(5)主要由四个曲面(9)包围组成，曲面(9)的上下边分别连接上底面(4)和下底面(6)的四条侧边，相邻曲面之间通过倾斜的棱边(8)相连，棱边(8)厚度大于曲面(9)厚度；侧边曲面(5)内部分为上部和下部；侧边曲面(5)上部填充有填充物(10)且填充物(10)形状与上部空间吻合，填充物(10)下端面为一倾斜面，填充物(10)一侧厚度大于另一侧厚度；填充物(10)下端面、下底面(6)与侧边曲面(5)围成气室；
上底面(4)中间设有一个孔，硅胶管(7)插装连接于孔，硅胶管(4)连接到外部气源，硅胶管(7)与气源连接后，对气室抽真空，侧边曲面(5)下部正向扭转使得扭转弯曲复合运动执行器降低高度，侧边曲面(5)上部朝填充物(10)厚度较小的一侧弯曲，侧边曲面(5)上部由竖直状态成为弯曲状态；气源对气室充气后，侧边曲面(5)下部反向扭转使得扭转弯曲复合运动执行器增加高度，侧边曲面(5)上部从朝填充物(10)厚度较小的一侧弯曲恢复原有竖直状态。
2.根据权利要求1所述的模块化的全柔性机械臂，其特征在于，所述硅胶管(7)连接气源且气源对气室抽真空后，顺时针扭转弯曲复合运动执行器(2)的侧边曲面(5)下部沿顺时针方向扭转，逆时针扭转弯曲复合运动执行器(1)的侧边曲面(5)下部沿逆时针方向扭转。
3.根据权利要求1所述的模块化的全柔性机械臂，其特征在于，每个所述的连接模块(3)内部有一通道，硅胶管(7)一端经通道连接到扭转弯曲复合运动执行器上底面(4)设有的孔，硅胶管(7)另一端连接到气源。
4.根据权利要求1所述的模块化的全柔性机械臂，其特征在于，两个顺时针扭转弯曲复合运动执行器(2)的下底面(6)通过胶粘剂相互粘接。
5.根据权利要求1所述的模块化的全柔性机械臂，其特征在于，每个所述的扭转弯曲复合运动执行器填充物(10)厚度小的一侧均在同一侧，每个扭转弯曲复合运动执行器同时抽真空后弯向同一个方向，增大弯曲角度。
6.根据权利要求1所述的模块化的全柔性机械臂，其特征在于，所述的扭转弯曲复合运动执行器均采用柔性材料制成。
CN201811153500.3A 2018-09-30 2018-09-30 一种模块化的全柔性机械臂 Active CN109129448B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811153500.3A CN109129448B (zh) 2018-09-30 2018-09-30 一种模块化的全柔性机械臂

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811153500.3A CN109129448B (zh) 2018-09-30 2018-09-30 一种模块化的全柔性机械臂

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109129448A true CN109129448A (zh) 2019-01-04
CN109129448B CN109129448B (zh) 2019-12-03

Family

ID=64813828

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811153500.3A Active CN109129448B (zh) 2018-09-30 2018-09-30 一种模块化的全柔性机械臂

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109129448B (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110116404A (zh) * 2019-05-06 2019-08-13 天津大学 平面模块化气动人工肌肉
CN110238835A (zh) * 2019-06-03 2019-09-17 燕山大学 基于负压原理的仿生缠绕软体机械手装置
CN110549046A (zh) * 2019-08-22 2019-12-10 杭州魔象智能科技有限公司 一种软体机械臂及其焊接机器人
CN111022415A (zh) * 2019-12-24 2020-04-17 上海交通大学 一种模块化可折叠气动移动模组
CN111482955A (zh) * 2020-04-15 2020-08-04 哈尔滨工业大学 一种柔性驱动装置
CN113858169A (zh) * 2021-08-19 2021-12-31 浙江大学 一种多功能柔性执行器

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3284964A (en) * 1964-03-26 1966-11-15 Saito Norio Flexible beam structures
DE19628766C2 (de) * 1996-07-17 2002-07-18 Karlsruhe Forschzent Mikrofluidischer Schwenkaktor
DE102011081727A1 (de) * 2011-08-29 2013-02-28 FWBI Friedrich-Wilhelm-Bessel-Institut Forschungsgesellschaft mit beschränkter Haftung Fluidische Soft-Antriebselemente
DE102016125271A1 (de) * 2016-12-21 2018-06-21 Helmut-Schmidt-Universität Modulares Aktorsystem, Fluidaktor und Kupplungsvorrichtung für ein modulares Aktorsystem
CN108436898A (zh) * 2018-03-22 2018-08-24 燕山大学 一种刚度可控全柔性可变形机器人

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3284964A (en) * 1964-03-26 1966-11-15 Saito Norio Flexible beam structures
DE19628766C2 (de) * 1996-07-17 2002-07-18 Karlsruhe Forschzent Mikrofluidischer Schwenkaktor
DE102011081727A1 (de) * 2011-08-29 2013-02-28 FWBI Friedrich-Wilhelm-Bessel-Institut Forschungsgesellschaft mit beschränkter Haftung Fluidische Soft-Antriebselemente
DE102016125271A1 (de) * 2016-12-21 2018-06-21 Helmut-Schmidt-Universität Modulares Aktorsystem, Fluidaktor und Kupplungsvorrichtung für ein modulares Aktorsystem
CN108436898A (zh) * 2018-03-22 2018-08-24 燕山大学 一种刚度可控全柔性可变形机器人

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110116404A (zh) * 2019-05-06 2019-08-13 天津大学 平面模块化气动人工肌肉
CN110238835A (zh) * 2019-06-03 2019-09-17 燕山大学 基于负压原理的仿生缠绕软体机械手装置
CN110238835B (zh) * 2019-06-03 2020-11-06 燕山大学 基于负压原理的仿生缠绕软体机械手装置
CN110549046A (zh) * 2019-08-22 2019-12-10 杭州魔象智能科技有限公司 一种软体机械臂及其焊接机器人
CN111022415A (zh) * 2019-12-24 2020-04-17 上海交通大学 一种模块化可折叠气动移动模组
CN111482955A (zh) * 2020-04-15 2020-08-04 哈尔滨工业大学 一种柔性驱动装置
CN113858169A (zh) * 2021-08-19 2021-12-31 浙江大学 一种多功能柔性执行器

Also Published As

Publication number Publication date
CN109129448B (zh) 2019-12-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109129448B (zh) 一种模块化的全柔性机械臂
CN105818143B (zh) 基于主动包络和被动塑形的柔性多臂气动夹持器
CN207953859U (zh) 一种变刚度柔性机械臂
CN205363953U (zh) 一种气动绳控负荷型柔性机械臂
CN109291070B (zh) 一种三棱柱全柔性扭转执行器
CN109026893B (zh) 一种全柔性扭转执行器
CN109455242A (zh) 一种模块化的柔性爬墙机器人
CN107009345A (zh) 一种三自由度并联微操作机器人
CN109108956A (zh) 一种可旋转的全柔性机械臂
CN207189689U (zh) 一种面向柔性电子转移变形操作的机械手
CN110056721A (zh) 气动挠曲波纹管
CN109340208B (zh) 一种全柔性扭转弯曲复合运动执行器
CN113427469A (zh) 一种可变刚度软体执行器系统及控制方法
CN112279055A (zh) 一步法、无抽气口全钢化真空玻璃加工用双真空吸盘
CN109050698B (zh) 一种模块化柔性爬行机器人
CN108840296B (zh) 一种全柔性开瓶器
CN112061261A (zh) 一种基于折纸结构的软体爬行机器人
CN109719704B (zh) 一种全柔性双向扭转执行器
CN109084120B (zh) 一种柔性管道机器人
CN217097850U (zh) 机器人及其机械臂
CN103943533B (zh) 密封对接装置
CN108799240B (zh) 一种半柔性扭转执行器
CN108582147A (zh) 一种实物抓取装置以及软体机器人
CN107186748A (zh) 一种防干扰气动手指及其制备方法
CN208760971U (zh) 抽真空对接机构及抽真空设备

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant